Kuyu tasarımına yönelik bilimsel yaklaşım, Fervo Energy’nin Cape İstasyonu’na güç veriyor

Özel makale - Kuyu tasarımına yönelik bilimsel yaklaşım, Fervo Energy'nin Cape İstasyonu'na güç veriyor (ek resim kaynağı: Fervo Energy)

Merve Uytun 10 Mar 2025

Utah’taki Beaver County, ilk bakışta jeotermal enerjide çığır açan teknik ve ticari yenilikler için beklenmedik bir merkez gibi görünebilir. Görünür sıcak su kaynakları veya gayzerleri yoktur ve uzak konumu büyük ölçekli bir lojistik operasyonu desteklemeye açıkça elverişli değildir. Ancak, jeotermal girişim Fervo Energy , güneybatı Utah’taki üç sıradağ arasında yer alan bu uzak vadide ticari ölçekte jeotermal enerji üretmek için muazzam bir potansiyel görüyor.

Fervo’nun özel Cape Station gelişmiş jeotermal sistemler (EGS) projesi, ABD Enerji Bakanlığı’nın Jeotermal Enerji Araştırmaları için Sınır Gözlemi’nden (FORGE) sadece bir taş atımı uzaklıkta yer almaktadır. Bu yakınlık, Fervo’nun çok gigavatlık bir jeotermal güç geliştirme için jeotermal keşif yapmak için kullandığı sağlam kıstaslar sağlamıştır. Nevada’daki önceki ticari gösteri projelerinden – Project Red – derslerle donanmış olan Fervo, ilk büyük yeşil alan geliştirmelerinde kuyu inşaatı, tasarımı ve optimizasyonuna yönelik kasıtlı bir bilimsel ve teknik yaklaşımla Utah’ta rekorlar kırmaya koyuldu.

Fervo, jeotermal enerjinin bugün yaygın olarak kullanılmaya hazır, ölçeklenebilir ve uygun maliyetli bir çözüm olduğunu göstermek amacıyla dünyanın en büyük gelişmiş jeotermal enerji tesisini tasarlamayı, inşa etmeyi ve işletmeyi bu uzak vadide planlıyor.

Uzak konum, sert kaya ve sıcaklık zorluklara yol açıyor

FORGE’un kıyaslama verileri ve Project Red’in yatay kuyu delme deneyimiyle bile Cape Station, lojistik, proje yönetimi, teknoloji ve kuyu optimizasyonuna yenilikçi bir yaklaşım gerektiren bir dizi yeni zorluk ortaya koydu. Fervo, en başından itibaren başarı için yüksek bir çıta koydu; sadece birinci aşamanın sonunda 20’den fazla kuyu delmiş olacaklar.

Teknik açıdan bakıldığında, Fervo’nun birincil zorluğu uzak bir alanda EGS delmekten oluşuyordu. Ekipman yalnızca zorlu bir granit oluşumunu delmekle kalmamalı, aynı zamanda geleneksel sondaj ekipmanının kaldırabileceği spektrumun üst ucundaki sıcaklıklara da dayanmalıdır. Sert kaya ve aşındırıcılık granit oluşumunu karakterize eder ve dip deliği sıcaklıkları 450°F’ye (232°C) kadar ulaşabilir.

Bilinçli ve odaklanmış çabalar rekorları kırıyor

FORGE ve Cape Station’dan önce, EGS’nin büyük ölçekli ticari dağıtımı bir hayaldi. Ancak Fervo yalnızca kuyuları başarıyla delmekle kalmadı, aynı zamanda üçüncü kuyusunda 30 günlük kuyu süresi dönüm noktasına ulaştı – bu, sahada derinlemesine sondaj yapana kadar beklemedikleri bir şeydi. Şimdi, 15’ten fazla kuyu delinmişken, Fervo kuyu süresini 20 günün altına düşürdü. Fervo, Project Red ile karşılaştırıldığında, sondaj süresinde %70’lik bir azalma elde etti.

Fervo’nun Nevada’daki Project Red’i Cape Station’a uygulanan önemli dersler sağladı. Sondaj ekibi, daha fazla operasyonel ve maliyet verimliliği elde ederken tüm kuyu inşaat hedeflerinin karşılanabilmesini sağlamak için kuyu tasarımını optimize ederek Project Red’den alınan derslerden yararlanabildi. Fervo, operasyonlardaki riski azaltmaya devam ederken, yol boyunca edinilen derslerden yararlanmak için kuyu tasarımlarını daha da optimize edecek.

Tabandaki sondaj optimizasyonuna yönelik bilinçli, odaklanmış bir çabanın önceliklendirilmesi ve değişikliklere yönelik bilimsel bir yaklaşım da Fervo’nun hedeflerine ulaşmasına yardımcı oldu. Operatör, FORGE’daki sondaj ekibine talimat veren ExxonMobil’in eski baş sondaj mühendisi Fred Dupriest tarafından öncülük edilen yaklaşımlardan yararlandı [1] . Dupriest’in yaklaşımı, performans sınırlayıcılarını belirlemek ve azaltmak için fiziğin kullanımını vurgular. Fervo, Dupriest’in yaklaşımını yalnızca sondaj optimizasyonu için değil, aynı zamanda optimizasyon fırsatlarının nerede olduğunu anlamak için genel kuyu inşaat sürecine de uygular. Fervo, bu yöntemle potansiyel sınırlamaları belirler ve bu sınırlayıcıları ortadan kaldırır.

Fervo ayrıca EGS kuyularında değişiklik yapma biçimine yapılandırılmış, kasıtlı bir sürekli iyileştirme yaklaşımı uyguladı. Operatör, istenen sonuçları elde etmek için operasyonel değişkenleri test ederken ve değerlendirirken kasıtlı ve bilinçli bir şekilde hareket eder. Kasıtlı ve daha öngörülebilir olma isteği, Fervo’nun kuyu inşa kararlarını nasıl aldığı, hangi araçları seçtiği ve astar askıları ve çimento bulamaçları gibi hangi ekipmanı seçtiği konusundaki yaklaşımını yönlendirir.

Fervo’nun sondaj mühendisliği lideri Kareem El-Sadi, “Bu bir zihniyet,” dedi. “Bu kasıtlı, hesaplı yaklaşımı benimserseniz, ilk seferde doğruyu yaparsınız ve yatırım getirisini daha hızlı elde edersiniz.”

Petrol ve gaz servis şirketleri kritik teknolojiler ve hizmetler sağlar

Geleneksel petrol ve gaz operatörleri ultra yüksek mukavemetli kayadan uzak dururlar, ancak Fervo için bu oluşumları hedefleme yeteneği hayati önem taşıyacaktır. Jeotermal enerji alanında lider yeni operatör olarak Fervo, kuyu tasarımını ve yaklaşımını iyileştirmek için hizmet şirketleriyle ilişkilerini güçlendirmiştir.

Fervo ve Halliburton, ilk olarak yüksek bir kuyu bütünlüğü standardı sağlayacak astar askıları ve çimento ile iş birliği yaptı. VersaFlex® astar askı sistemi, zorlu koşulları idare etmek için endüstri lideri operasyonel ve izolasyon yeteneklerine sahip tasarlanmış bir astar çözümü sağlayarak Fervo’nun uzun vadeli üretim hedeflerine ulaşmasını sağlamaya yardımcı oldu.

Halliburton ayrıca uzun vadeli kuyu bütünlüğünün sağlanmasına yardımcı olmak için Portland olmayan bir çimento karışımı tasarladı. Fervo çok muhafazakar bir çimento tasarımıyla başladı ancak EGS projelerinin yüksek sıcaklığı nedeniyle yeni bir yaklaşıma ihtiyaçları olduğunu fark ettiler. Muhafazakar çimentolama formülleri pahalı olabilir. Fervo, Halliburton ile işbirliği yaparak alt delik sirkülasyon sıcaklıkları için bulamaç tasarımını optimize ederek maliyetleri düşürdü.

El-Sadi, “Hem birincil çimento hedeflerimize ulaşma hem de çimentolama sonrası kuyuların istediğimiz şekilde tamamlamak için ihtiyaç duyduğumuz bütünlüğe sahip olduğunu gösterme açısından çimentolamada çok ilerleme kaydettik,” dedi. “Halliburton ile çalışmak, bulamaçları yeniden tasarlamak ve kuyular hakkında daha fazla şey öğrendikçe planlarımızı değiştirmek açısından çok hızlı bir geri dönüş süresi sağladı. İyileştirme fırsatını görmekle, ardından iyileştirmeyi sağlamak için boşluğu kapatmak arasında çok fazla gecikme süresi olmuyor.”

Liner askılar ve çimentonun başarısından sonra Fervo ve Halliburton, Halliburton’un Baroid sondaj sıvılarını da içerecek şekilde Cape Station kuyularının diğer kısımlarında işbirliği yapmaya başladılar.

“Kuyu yapımını optimize etmek için bilimsel bir yaklaşım kullanıyoruz. Halliburton’un çimento ve sondaj sıvılarının kimyası ve mekanik astar askılarının fiziği konusundaki uzmanlığı, Fervo’nun hedeflerine değer katan bir katkı oldu,” dedi El-Sadi. “Halliburton’un hizmet kalitesine olan bağlılığı da Fervo’nun hedeflerine çok uygun.”

Verimliliği artırmak ve maliyetleri azaltmak için lojistiği optimize edin

Cape Station’ın uzak konumu Fervo için lojistik zorluklara yol açtı. Tedarikçiden bağımsız olarak, çimento bulamaçları, astar askıları ve diğer ürünler uzak yerlerden Beaver County’ye gönderilmek zorundaydı. Çimento işleri, hızlı teslim süreleri nedeniyle dikkatli planlama gerektiriyordu.

Halliburton ekibi, çimento bulamaçlarını karıştırdığı Bakersfield, CA’dan yapılan sefer sayısını en aza indirmek için lojistiği optimize etmeye yardımcı oldu. Fervo’nun kuyuları toplu olarak deldiği durumlarda, her iş için kamyon göndermek yerine birden fazla kuyu için çimento yükleyebildi. Bu, Fervo’nun emisyonları, güvenlik maruziyetini ve hatta sondaj süresini düşürmesini sağladı, çünkü projenin bir sonraki aşamasına hemen başlamak için gereken malzemeleri yerinde tutabildi.

Cape İstasyonunda sürekli iyileştirme

Fervo’nun jeotermal kuyuları delme konusundaki metodik yaklaşımı, beklenmedik durumlar için planlama yapmayı ve zorluklardan ders çıkarmayı içerir. Uç durumları ele almak ve belirsizlik için plan yapmak için önceden modellemenin değerini kanıtladılar ve bu da uygulama sırasında başarıyı garantilemeye yardımcı olur.

Fervo ayrıca optimizasyon fırsatlarını belirlemek için önceki proje performansını değerlendirir. Örneğin, Halliburton’un Bariod sondaj sıvılarını kullanma kararı, granit aralığında gözlemlenen zorlukları etkili bir şekilde azaltmak için sondaj sıvısı tasarımını daha da optimize etme isteğinden kaynaklanmaktadır. Zorlukları anlama, temel nedenleri belirleme ve bunları hem sürdürülebilir hem de maliyet açısından etkili bir şekilde ele alma ve uzun vadeli verimliliği sağlama becerisi sürekli çaba gerektirir.

Halliburton, Fervo için kuyu değerini en üst düzeye çıkarmak için özel sıvı çözümleri tasarladı. Şirket, Fervo’nun yüzey tüketimini %80’den fazla azaltmasına ve üretim bölümünde köpük giderici kullanımını %50’den fazla düşürmesine yardımcı olan teknoloji ve hizmetleri tanıttı.

Halliburton, analiz ve uygun inhibisyon mekanizmaları için delindiklerinde çok reaktif kil bölgelerinden yakında numuneler toplayacak. Bu süreç, Fervo’nun analitik ve operasyonel içgörülere dayanarak riskleri oluşmadan önce tahmin etmesini ve önlemesini sağlayacak. Programın sürekli iyileştirilmesi için, gelecekteki köpürme risklerini azaltmak üzere yeni yağlayıcılar geliştirilmektedir.

El-Sadi, “Halliburton’un liner askıları ve çimentolama konusunda gördüğümüz kritik ilk kuyu süreci ve küresel uzmanlığı ve desteği üzerine inşa ediyoruz ve sondaj sıvıları cephesinde de aynı şeyi görmeyi ve optimizasyonumuza yardımcı olmayı umuyoruz” dedi.

Cape Station’daki gelecek, üretkenliği artırmak ve kuyu süresini ve maliyetlerini azaltmak için kuyu tasarımlarında sürekli inovasyonu içerir. Operatörlerin petrol ve gaz için sondaj yaptığı ve rezervuarı tükettiği petrol ve gaz kuyularının aksine, EGS sistemleri bir emtiaya erişip kapanmaz. Üretkenliği artırma potansiyeli, daha derin ve daha sıcak oluşumlara sondaj yapmakta ve daha büyük sondaj boyutları oluşturmakta yatar. Bu arada, Fervo ayrıca sondajı optimize etmenin, performansı iyileştirmenin ve çevrim süresini azaltmanın yollarını arayacaktır.

Fervo’nun Cape Station’daki başarısı, büyük ölçekli EGS dağıtımına yönelik hiçbir teknik engelin kalmadığını gösteriyor. Fervo’nun ilerlemeleri, EGS’nin 7/24 karbon içermeyen enerji için uygulanabilir ve ölçeklenebilir bir çözüm olabileceğini gösteriyor . Fervo, kuyu tasarımı, kuyu inşaatı ve kuyu optimizasyonuna yönelik bilimsel, teknik ve bilinçli bir yaklaşımın, petrol ve gaz kuyularında kullanılan fiziği jeotermale, hatta ultra sert kaya ve yüksek sıcaklık ortamlarında bile aktarabileceğini gösteriyor. Bu felsefenin benimsenmesi, yalnızca Cape Station’da değil, dünya çapında daha da fazla jeotermal kaynağın kilidini açabilir.

Fervo, 2026’ya kadar Cape Station projesinden şebeke tedarikine başlamayı bekliyor. Zaten Southern California Edison ile toplam 320 MW’lık iki PPA imzaladı ve Cape Station, tarihin en üretken EGS’si olduğunu kanıtlayabilir. [2]

“Cape Station, EGS’nin başladığı yer ve aynı zamanda EGS’nin gelişip gelişeceği yer olacak. Bölgenin jeotermal için Permiyen Havzası’nın petrol ve gaz için olduğu kadar önemli olacağını düşünüyoruz,” dedi El-Sadi.

[1] Fizik tabanlı eğitim jeotermal sondajda büyük başarıya yol açıyor | Texas A&M Üniversitesi Mühendislik (tamu.edu)

[ 2] Fervo, Cape Station jeotermal sahasında teknik ve ticari atılımlar duyurdu (thinkgeoenergy.com)

Kaynak: ThinkGeoEnergy